ВЫПУСК № 6

Родительская категория: ISSN Международный технический журнал 2024

СОДЕРЖАНИЕ

ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ, ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА
Цедяков А. А., Белов С. И., Карлаков Д. С. Распределение тока короткого замыкания «фаза-земля» в четырехпроводных воздушных сетях 0,38 кВ сельскохозяйственного назначения	7
Долгих П. П. Конвертирование эффективного потока в технологической схеме облучения растений в промышленных теплицах	18
Кабдин Н. Е. Использование озоно-воздушной смеси для интенсификации горения газа в маломощных водогрейных котлах	26
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ
Хоютанов А. М., Васильев П. Ф., Давыдов Г. И. Повышение эффективности работы энергетических систем на северных и арктических территориях Республики Саха (Якутия)	34
Ли-Фир-Су Р. П., Хоютанов А. М., Давыдов Г. И. Эксплуатационная надежность табилизатора параметров в условиях Севераи Арктики	45
Захаров Ю. А., Ширшиков А. С. Методика расчета режима светофорного регулирования на перекрестках	53
ТЕХНОЛОГИИ, МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА
Митягин Г. Е., Бисенов М. К. Теоретические основы модернизации транспортно-технологических машин установкой электропривода	61

CONTENT

ELECTRICAL TECHNOLOGIES, ELECTRICAL EQUIPMENT AND POWER SUPPLY OF THE AGRO-INDUSTRIAL COMPLEX
Tsedyakov A. A., Belov S. I., Karlakov D. S. Distribution of phase-to-ground short-circuit current in four-wire overhead 0.38 kV agricultural networks	7
Dolgikh P. P. Conversion of an effective flow in the technological scheme of irradiation of plants in industrial greenhouses	18
Kabdin N. E. Use of ozone-air mixture for intensification of gas combustion in low-power water heating boilers	26
ELECTRICAL ENGINEERING COMPLEXES AND SYSTEMS
Khoiutanov A. M., Vasilyev P. F., Davydov G. I. Improving the efficiency of energy systems in the northern and Arctic territories of the Republic of Sakha (Yakutia)	34
Li-Fir-Su R. P., Khoiutanov A. M., Davydov G. I. Operational reliability of the parameter stabilizer in the conditions of the North and the Arctic	45
Zakharov Yu. A., Shirshikov A. S. Methodology for calculating traffic light control at intersections	53
TECHNOLOGIES, MACHINERY AND EQUIPMENT FOR AGRO-INDUSTRIAL COMPLEX
Mityagin G. E., Bisenov M. K. Theoretical bases of modernization of transport-technological machines by electric drive installation	61

УДК 621.3.012.5
DOI 10.34286/2949-4176-2024-94-6-7-17

Андрей Александрович Цедяков, кандидат технических наук, доцент кафедры электроснабжения и теплоэнергетики имени академика И. А. Будзко, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9109-875X, SPIN-код: 2590-3284, Author ID: 1075120, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К. А. Тимирязева, Россия, Москва
Сергей Иванович Белов, кандидат технических наук, доцент кафедры электроснабжения и теплоэнергетики имени академика И. А. Будзко, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3974-6734, SPIN-код: 2092-6602, Author ID: 1105815, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К. А. Тимирязева, Россия, Москва
Дмитрий Сергеевич Карлаков, аспирант, ассистент кафедры электроснабжения и теплоэнергетики имени академика И. А. Будзко, SPIN-код: 4331-3870, Author ID: 1211596, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К. А. Тимирязева, Россия, Москва

Распределение тока короткого замыкания «фаза-земля» в четырехпроводных воздушных сетях 0,38 кВ сельскохозяйственного назначения

Аннотация. Рассмотрено распределение тока при коротком замыкании вида «фаза-земля» в четырехпроводных воздушных сетях 0,38 кВ сельскохозяйственного назначения, оказывающего существенное влияние на надежность срабатывания стандартных защит от коротких замыканий. Предложен способ повышения чувствительности и быстродействия стандартных защит в условиях малых токов короткого замыкания и утечки его в поврежденные линии. Авторами проведен обзор существующих защит от коротких замыканий вида «фаза-земля», определены недостатки и трудности при выполнении защит в воздушных линиях 0,38 кВ, представлена принципиальная схема электрической цепи, элементы которой влияют на величину тока короткого замыкания. Выполнен анализ токораспределения при коротких замыканиях вида «фаза-земля» в сельских воздушных сетях 0,38 кВ, определена зона возврата тока короткого замыкания через землю, что составляет 200...400 м от оси провода и может практически включать заземления соседних линий. Это является причиной утечки тока короткого замыкания в нулевые провода неповрежденных линий. Произведен расчет токов утечки в линиях и заземляющем проводе нейтрали трансформатора, в зависимости от суммарного числа заземлений, попадающих в волновую зону тока короткого замыкания, позволяющий сделать вывод о трудности выполнения чувствительных и селективных защит от замыканий «фаза-земля» на токовом принципе. Теоретические исследования токораспределения при коротких замыканиях на землю были подтверждены экспериментами, выполненными в производственных условиях, что позволило предложить способ повышения чувствительности защиты от коротких замыканий вида «фаза-земля» в сетях 0,38 кВ, заключающийся в сравнении фаз токов, протекающих при повреждениях в линиях 0,38 кВ с фазой тока замыкания в заземляющем проводе нейтрали силового трансформатора.
Ключевые слова: ток короткого замыкания, воздушные линии 0,38 кВ, ток утечки, нейтраль силового трансформатора, защита от короткого замыкания.

Andrey A. Tsedyakov, Ph. D. of Engineering Sciences, Associate Professor of the Department of Electrical Supply and Heat Power Engineering named after Academician I.A. Budzko, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9109-875X, SPIN-code: 2590-3284, Author ID: 1075120, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Russian Timiryazev State Agrarian University, Russia, Moscow
Sergey I. Belov, Ph. D. of Engineering Sciences, Associate Professor of the Department of Electrical Supply and Heat Power Engineering named after Academician I.A. Budzko, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3974-6734, SPIN-code: 2092-6602, Author ID: 1105815, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Russian Timiryazev State Agrarian University, Russia, Moscow
Dmitry S. Karlakov, Postgraduate, Assistant of the Department of Electrical Supply and Electrical Engineering named after Academician I. A. Budzko, SPIN code: 4331-3870, Author ID: 1211596, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Russian Timiryazev State Agrarian University, Russia, Moscow

Distribution of phase-to-ground short-circuit current in four-wire overhead 0.38 kV agricultural networks

Abstract. Distribution of current at short-circuit of “phase-earth” type in four-wire overhead 0,38 kV networks of agricultural purpose, which has a significant influence on the reliability of operation of standard short-circuit protections, is considered. It has proposed a method of increasing the sensitivity and quickness of standard protections, in conditions of small short-circuit currents and its leakage into damaged lines. The authors have reviewed the existing phase-to-ground short-circuit protection, identified the shortcomings and difficulties in the implementation of protection in 0.38 kV overhead lines, presented the circuit diagram, the elements of which affect the value of short-circuit current. The analysis of current distribution at short-circuits of ‘phase-earth’ type in rural overhead networks of 0.38 kV is performed, the zone of short-circuit current return through the ground is determined, which is 200...400 meters from the wire axis and can practically include grounding of neighbouring lines. This is the reason of short-circuit current leakage into neutral conductors of undamaged lines. Calculation of leakage currents in lines and grounding wire of transformer neutral, depending on the total number of grounding getting into the wave zone of short-circuit current, allowing to make a conclusion about the difficulty of sensitive and selective protection against phase-to-ground faults on the current principle. Theoretical studies of current distribution during earth faults were confirmed by experiments performed in industrial conditions. Thus, a method of increasing the sensitivity of protection against short circuits of the “phase-to-ground” type in 0.38 kV networks was developed. It consists in comparing the phase of currents flowing during faults in 0.38 kV lines with the phase of short-circuit current in the grounding wire of the neutral of the power transformer.
Keywords: short-circuit current, 0.38 kV overhead lines, leakage current, power transformer neutral, short-circuit protection.

Библиографический список

1. Цедяков А. А., Стушкина Н. А. Электрические станции и подстанции. Том Часть 1. М. : РГАУ−МСХА им. К. А. Тимирязева, 2019. 89 с. EDN: WVIBWR.
2. Электрические станции и подстанции / Н. А. Стушкина, А. А. Цедяков, О. В. Лештаев, С. И. Белов. М. : ООО «Мегополис», 2023. 88 с. ISBN: 978-5-605-06609-5 EDN: UJODAT.
3. Найфельд М. Р. Заземление и другие защитные меры / 3-е изд-е, перераб. и доп. М. : Энергия, 1975. 104 с.
4. Цедяков А. А. Анализ датчиков тока для релейных защит и режимов замыканий на землю сельских распределительных сетей 6-10 кВ // Доклады ТСХА, Москва, 02–04 декабря 2020 года. Том ВЫПУСК 293 Часть III. М. : РГАУ–МСХА им. К. А. Тимирязева, 2021. С. 39–42. EDN: RRYPKM.
5. Душкин Н. Д., Монаков В. К., Старшинов В. А. Устройства защитного отключения. М. : ЗАО «Энергосервис», 2004. 232 с.
6. Развитие электроснабжения и применения электроэнергии в АПК / В. И. Трухачев, В. Ф. Сторчевой, Н. Е. Кабдин [и др.]. М. : ООО «Мегаполис», 2022. 250 с. ISBN: 978-5-6049928-3-8 EDN: QXUUOP
7. Рюденберг Р. Переходные процессы в электроэнергетических системах. М. : Изд-во Иностранной литературы, 1955. 716 с.
8. РД 153-34.0-20.527-98. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования. М. : МЭИ. 131 с.
9. Короткевич М. А. Проектирование механической части линии электропередачи. Минск : БНТУ, 2016. 116 с.
10. Правила устройств электроустановок. 7-е изд., дополненное с исправлениями. М. : ЗАО «Энергосервис», 2010. 222 с.
11. Лещинская Т. Б., Семичевский П. И., Белов С. И. Электроснабжение населенного пункта: Методические рекомендации по курсовому и дипломному проектированию. М. : ФГОУ ВПО МГАУ, 2010. 148 с. EDN: VDTMXT.

References

1. Cedyakov A. A., Stushkina N. A. Elektricheskie stancii i podstancii [Electric power stations and substations]. Tom CH. 1. M. : RGAU−MSKHA im. K. A. Timiryazeva, 2019. 89 р. EDN: WVIBWR
2. Elektricheskie stancii i podstancii [Electric power stations and substations ] / N. A. Stushkina, A. A. Cedyakov, O. V. Leshtaev, S. I. Belov. M. : OOO «Megopolis», 2023. 88 р. ISBN: 978-5-605-06609-5 EDN: UJODAT.
3. Najfel'd M. R. Zazemlenie i drugie zashchitnye mery [Earthing and other protective measures] / Izdanie 3-e, pererabotannoe i dopolnennoe. M. : Energiya, 1975. 104 р.
4. Cedyakov A. A. Analiz datchikov toka dlya relejnyh zashchit i rezhimov zamykanij na zemlyu sel'skih raspredelitel'nyh setej 6-10 kV [Analysis of current sensors for relay protection and ground fault modes of rural distribution networks 6-10 kV] // Doklady TSKHA, Moskva, 02–04 dekabrya 2020 goda. Tom VYPUSK 293 Chast' III. M. : RGAU–MSKHA im. K. A. Timiryazeva, 2021. рр. 39–42. EDN: RRYPKM.
5. Dushkin N. D., Monakov V. K., Starshinov V. A. Ustrojstva zashchitnogo otklyucheniya [Devices of protective disconnection]. M. : ZAO «Energoservis», 2004. 232 р.
6. Razvitie elektrosnabzheniya i primeneniya elektroenergii v APK [Development of electric power supply and application of electric power in agroindustrial complex] / V. I. Truhachev, V. F. Storchevoj, N. E. Kabdin [i dr.]. M. : OOO «Megapolis», 2022. 250 р. ISBN: 978-5-6049928-3-8 EDN: QXUUOP
7. Ryudenberg R. Perekhodnye processy v elektroenergeticheskih sistemah [Transients in electric power systems]. M. : Izd-vo Inostrannoj literatury, 1955. 716 s.
8. RD 153-34.0-20.527-98. Rukovodyashchie ukazaniya po raschetu tokov korotkogo zamykaniya i vyboru elektrooborudovaniya [Guidelines for calculation of short-circuit currents and selection of electrical equipment]. M. : MEI. 131 р.
9. Korotkevich M. A. Proektirovanie mekhanicheskoj chasti linii elektroperedachi [Design of the mechanical part of the power transmission line]. Minsk : BNTU, 2016. 116 р.
10. Pravila ustrojstv elektroustanovok. 7-e izd., dopolnennoe s ispravleniyami [Rules of devices of electrical installations. 7th edition, supplemented with corrections]. M. : ZAO «Energoservis», 2010. 222 р.
11. Leshchinskaya T. B., Semichevskij P. I., Belov S. I. Elektrosnabzhenie naselennogo puncta [Electric power supply of a settlement: Methodical recommendations for course and diploma design]: Metodicheskie rekomendacii po kursovomu i diplomnomu proektirovaniyu. M. : FGOU VPO MGAU, 2010. 148 р. EDN: VDTMXT.

Заявленный вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests.

Статья поступила в редакцию 30.09.2024, одобрена после рецензирования 20.11.2024, принята к публикации 23.11.2024.
The article was submitted 30.09.2024, approved after reviewing 20.11.2024, accepted for publication 23.11.2024.

Для цитирования:
Цедяков А. А., Белов С. И., Карлаков Д. С. Распределение тока короткого замыкания «фаза-земля» в четырехпроводных воздушных сетях 0,38 кВ сельскохозяйственного назначения // Международный технический журнал. 2024. № 6 (94). С. 7–17.

For сitation:
Tsedyakov A. A., Belov S. I., Karlakov D. S. Distribution of phase-to-ground short-circuit current in four-wire overhead 0.38 kV agricultural networks // International Technical Journal. 2024. № 6 (94). рр. 7–17.

УДК: 631.544.41:628.8:621.327.532.2
DOI 10.34286/2949-4176-2024-94-6-18-25

Павел Павлович Долгих, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры агроинженерии, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3443-5726, Web of Science Researcher ID: https://www.webofscience.com/wos/author/record/33180009, SPIN-код: 9234-1792, AuthorID: 313229, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Красноярский государственный аграрный университет, Ачинский филиал, Россия, Ачинск

Конвертирование эффективного потока в технологической схеме облучения растений в промышленных теплицах

Аннотация. Проведено исследование закономерностей изменения характеристик эффективного потока тепличного облучателя при регулировании величины напряжения, температуры и скорости воздушного потока. Предложено устройство для исследования тепличных облучателей, в котором моделируются различные режимы их работы. Рассмотрено влияние на плотность фотосинтетического потока фотонов и плотность усваиваемого растением потока фотонов величины напряжения, температуры и скорости воздушного потока. Установлено, что с ростом уровня напряжения при исследуемых скоростях воздушного потока можно наблюдать увеличение относительной спектральной плотности излучения с появлением характерных пиков излучения в диапазоне длин волн сине-зеленой области излучения. При пониженном напряжении на тепличном облучателе и снижении температуры воздуха в определенном диапазоне происходит рост величины плотности фотосинтетического потока фотонов в 2,5 раза, а при номинальном напряжении – в 1,4 раза. Величина усваиваемого растением потока фотонов описывается полиномом второй степени и растет до определенного значения при увеличении напряжения и снижении тепловой нагрузки в определенном диапазоне температур за счет охлаждения лампы и конвертации части энергетического потока в эффективный поток. В работе указано, что полученные результаты являются основанием для модернизации существующих технологических схем облучения в промышленных теплицах IV и V поколений с целью получения дополнительных эффектов от управления энергетическими потоками систем облучения.
Ключевые слова: выращивание растений в промышленных теплицах, технологические схемы облучения, регулирование напряжения, спектрограмма, регулирование температуры воздуха вблизи лампы, плотность усваиваемого растением потока фотонов, плотность фотосинтетического потока фотонов.

Pavel P. Dolgikh, Ph. D. of Engineering Sciences, Associate Professor, Associate Professor Department of Agroengineering, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3443-5726, Web of Science Researcher ID: https://www.webofscience.com/wos/author/record/33180009, SPIN-code: 9234-1792, AuthorID: 313229, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Krasnoyarsk State Agrarian University, Achinsk Branch, Russia, Achinsk

Conversion of an effective flow in the technological scheme of irradiation of plants in industrial greenhouses

Abstract. The research of regularities of change of characteristics of effective flow of greenhouse irradiator at regulation of voltage value, temperature and air flow velocity is carried out. A device for research of greenhouse irradiators is proposed, in which various modes of their operation are modelled. The influence of voltage, temperature and air flow rate on the photosynthetic photon flux density and the density of the photon flux assimilated by the plant is considered. It has been established that with increasing voltage level at the studied air flow velocities one can observe an increase in the relative spectral density of radiation with the appearance of characteristic peaks of radiation in the wavelength range of the blue-green radiation region. At reduced voltage on greenhouse irradiator and air temperature decrease in a certain range there is an increase in the value of photosynthetic photon flux density by 2.5 times, and at nominal voltage − by 1.4 times. The value of the photon flux assimilated by the plant is described by a polynomial of the second degree and grows to a certain value with increasing voltage and decreasing thermal load in a certain temperature range due to lamp cooling and conversion of part of the energy flux into an effective flux. The paper states that the obtained results are the basis for upgrades of existing technological schemes of irradiation in industrial greenhouses of IV and V generations in order to obtain additional effects from controlling energy flows of irradiation systems.
Keywords: plant cultivation in industrial greenhouses, technological irradiation schemes, voltage regulation, spectrogram, air temperature control near the lamp, density of the photon flux assimilated by the plant, photosynthetic photon flux density.

Библиографический список

1. Айзенберг Ю. Б., Боос Г. В. Справочная книга по светотехнике. 4-е изд., перераб. и доп. М. : ООО «Группа Компаний Море». 2019. 892 с.
2. Гиш Р. А., Карпенко Е. Н. Модернизация и совершенствование управления параметрами микроклимата − основа теплиц V поколения // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2016. № 123. С. 1929–1951. DOI: 10.21515/1990-4665-123-129 EDN: XDZYNV.
3. Долгих П. П., Самойлов М. В. Расширение функций облучательных установок при использовании в системе регулирования микроклимата теплиц // Вестник ИрГСХА. 2016. № 72. С. 130–138. EDN: XCCIYP.
4. Гулин С. В., Карпов В. Н., Карлин В. И. О работе разрядных ламп с регулируемым питанием в селекционных установках // Светотехника. 1986. № 6. С. 11–13. EDN: YQLVDJ.
5. Гулин С. В., Пиркин А. Г. Оценка влияния нестабильности питающего напряжения на эффективность функционирования облучательных установок в сооружениях защищенного грунта // Известия Санкт-петербургского государственного аграрного университета. 2015. № 40. С. 256–261. EDN: UXWOBT.
6. Dolgikh P. P., Parshukov D. V., Shaporova Z. E. Technology for managing thermal energy flows in industrial greenhouses. IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2019. 537. 062041. DOI: 10.1088/1757-899X/537/6/062041 EDN: SJSGRI.
7. К вопросу об организации предприятий круглогодичного производства овощей в районах с экстремальными природными условиями / В. Л. Судаков, О. Р. Удалова, Л. М. Аникина, А. К. Виличко, Д. В. Шибанов // Агрофизика. 2013. № 3. С. 37–43. EDN: PIVPTE.
8. Карпов В. Н., Ракутько С. А. Энергосбережение в оптических электротехнологиях АПК. Прикладная теория и частные методики: монография. СПб. : СПбГАУ, 2009. 100 с. ISBN: 978-5-85983-006-8 EDN: RBVELZ.
9. ГОСТ 32144−2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Введ. впервые. М. : ФГУП «Стандартинформ», 2014. 19 с.
10. McCree K. J. The action spectrum, absorbance and quantum yield of photosynthesis in crop plants. Agricultural Meteorology. 1971-1972; 9: 192-216. DOI: 10.1016/0002-1571(71)90022-7.

References

1. Ajzenberg Yu. B., Boos G. V. Spravochnaya kniga po svetotekhnike [Reference book on lighting engineering]. 4-e izd., pererab. i dop. M. : OOO «Gruppa Kompanij More». 2019. 892 р.
2. Gish R. A., Karpenko E. N. Modernizaciya i sovershenstvovanie upravleniya parametrami mikroklimata − osnova teplic V pokoleniya [Modernization and improvement of management of microclimate parameters – the basis of greenhouses V generation] // Politematicheskij setevoj elektronnyj nauchnyj zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2016. № 123. рр. 1929–1951. DOI: 10.21515/1990-4665-123-129 EDN: XDZYNV.
3. Dolgih P. P., Samojlov M. V. Rasshirenie funkcij obluchatel'nyh ustanovok pri ispol'zovanii v sisteme regulirovaniya mikroklimata teplic [Expanding the functions of irradiation units when used in the system of regulation of greenhouse microclimate] // Vestnik IrGSKHA. 2016. № 72. рр. 130–138. EDN: XCCIYP.
4. Gulin S. V., Karpov V. N., Karlin V. I. O rabote razryadnyh lamp s reguliruemym pitaniem v selekcionnyh ustanovkah [On the operation of discharge lamps with a regulated supply in the selection installations] // Svetotekhnika. 1986. № 6. рр. 11–13. EDN: YQLVDJ.
5. Gulin S. V., Pirkin A. G. Ocenka vliyaniya nestabil'nosti pitayushchego napryazheniya na effektivnost' funkcionirovaniya obluchatel'nyh ustanovok v sooruzheniyah zashchishchennogo grunta [Assessment of the influence of instability of supply voltage on the efficiency of irradiation units in protected soil structures] // Izvestiya Sankt-peterburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2015. № 40. рр. 256–261. EDN: UXWOBT.
6. Dolgikh P. P., Parshukov D. V., Shaporova Z. E. Technology for managing thermal energy flows in industrial greenhouses. IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2019. 537. 062041. DOI: 10.1088/1757-899X/537/6/062041 EDN: SJSGRI.
7. K voprosu ob organizacii predpriyatij kruglogodichnogo proizvodstva ovoshchej v rajonah s ekstremal'nymi prirodnymi usloviyami [To the question of organizing enterprises for year-round vegetable production in areas with extreme natural conditions] / V. L. Sudakov, O. R. Udalova, L. M. Anikina, A. K. Vilichko, D. V. Shibanov // Agrofizika. 2013. № 3. рр. 37–43. EDN: PIVPTE.
8. Karpov V. N., Rakut'ko S. A. Energosberezhenie v opticheskih elektrotekhnologiyah APK. Prikladnaya teoriya i chastnye metodiki [Energosberezhenie v opticheskikh elektrotekhnologii AIC. Applied theory and private methods: monograph]: monografiya. SPb. : SPbGAU, 2009. 100 р. ISBN: 978-5-85983-006-8 EDN: RBVELZ.
9. GOST 32144−2013. Elektricheskaya energiya. Sovmestimost' tekhnicheskih sredstv elektromagnitnaya. Normy kachestva elektricheskoj energii v sistemah elektrosnabzheniya obshchego naznacheniya [Electrical energy. Compatibility of technical means electromagnetic. Standards of quality of electrical energy in general purpose power supply systems]. Vved. vpervye. M. : FGUP «Standartinform», 2014. 19 р.
10. McCree K. J. The action spectrum, absorbance and quantum yield of photosynthesis in crop plants. Agricultural Meteorology. 1971-1972; 9: 192-216. DOI: 10.1016/0002-1571(71)90022-7.

Статья поступила в редакцию 03.10.2024, одобрена после рецензирования 18.11.2024, принята к публикации 20.11.2024.
The article was submitted 03.10.2024, approved after reviewing 18.11.2024, accepted for publication 20.11.2024.

Для цитирования:
Долгих П. П. Теоретические основы модернизации транспортно-технологических машин установкой электропривода // Международный технический журнал. 2024. № 6 (94). С. 18–25.

For сitation:
Dolgikh P. P. Theoretical bases of modernization of transport-technological machines by electric drive installation // International Technical Journal. 2024. № 6 (94). рр. 18–25.

УДК 611.12
DOI 10.34286/2949-4176-2024-94-6-26-33

Николай Егорович Кабдин, кандидат технических наук, доцент, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К. А. Тимирязева, Россия, Москва

Использование озоно-воздушной смеси для интенсификации горения газа в маломощных водогрейных котлах

Аннотация. Природный газ является наиболее удобным, экологически чистым и дешевым топливом для водогрейных котлов малой мощности. При этом остается актуальной проблема повышения эффективности сжигания газа. Улучшение условий сжигания в настоящее время достигается либо за счет модернизации конструкций котлов, либо благодаря использованию внешних воздействий, либо оптимизацией режимов подачи газа и окислителя. Выявлено, что на сегодняшний день наиболее перспективным является создание оптимальных условий сжигания газа путем подачи в топочную камеру озоно-воздушной смеси. По сравнению с кислородом озон обладает значительно более высокой окислительной способностью, однако является крайне нестабильным веществом, что не позволяет использовать его из запасов в требуемое время и в требуемом количестве. При этом особенности работы газовых водогрейных котлов определяют возможность получения озона непосредственно перед подачей его в топочную камеру. Исходным веществом для получения озона является кислород, содержащийся в атмосферном воздухе. Получение озона целесообразно осуществлять с использованием барьерных озонаторов. Автономность озонаторов может быть достигнута за счет их электропитания, получаемого в результате преобразования части тепловой энергии, вырабатываемой котлом. Такое преобразование удобно осуществлять с помощью термоэлектрических преобразователей. При этом «горячий» слой термоэлектрических преобразователей располагается в камере сгорания, а «холодный» слой направлен в окружающую среду. Экспериментально установлено, что статистически значимое увеличение эффективности сгорания в озоно-воздушной среде наблюдается при концентрации озона 90...200 мг/м3 при суточном потреблении электроэнергии 4,1 кВт·ч.
Ключевые слова: водогрейный котел, природный газ, сжигание, камера сгорания, окислитель, озоно-воздушная смесь, озонатор.

Nikolay E. Kabdin, Ph. D. of Engineering Sciences, Associate Professor
Russian Timiryazev State Agrarian University, Russia, Moscow

Use of ozone-air mixture for intensification of gas combustion in low-power water heating boilers

Abstract. Natural gas is the most convenient, environmentally friendly and cheap fuel for low-power hot water boilers. At the same time, the problem of increasing the efficiency of gas combustion remains relevant. The improvement of the combustion conditions is currently achieved either by upgrading the boiler structures, or by using external influences, or by optimizing the gas and oxidizer supply modes. Revealed that today in modern conditions the most promising is the creation conditions the most promising is the creation of optimal conditions for gas combustion by supplying an ozone-air mixture to the combustion chamber. Compared to oxygen, ozone has a much higher oxidizing capacity, but it is an extremely unstable substance, which does not allow it to be used at the required time and in the required quantity produced. At the same time, the specific features of the operation of gas hot water boilers determine the possibility of obtaining ozone directly in boilers before feeding it into the burning chamber. The initial substance for the production of ozone is oxygen contained in the atmosphere air. It is advisable to obtain ozone using barrier ozonizers. The autonomy of ozonizers can be achieved due to their power supply obtained as a result of the conversion of part of the thermal energy produced by the boiler. This conversion is conveniently carried out using thermoelectric converters. In this case, the “hot” layer of thermoelectric converters is located in the combustion chamber, and the “cold” layer is directed into the environment.It has been experime ntally established that a statistically significant increase in the combustion efficiency in the ozone air environment is observed at an ozone concentration of 90...200 mg / m3 with a daily electricity consumption of 4.1 kWh.
Keywords: hot water boiler, natural gas, combustion, combustion chamber, oxidizer, ozone-air mixture, ozonizer.

Библиографический список

1. Газовый отопительный аппарат с водяным контуром АОГВ-71. Паспорт эксплуатации. ТУ 4858-009-00872266-07. ОАО «Боринское». Липецк , 2008. 24 с.
2. Соколов Б. А. Устройство и эксплуатация паровых и водогрейных котлов малой и средней мощности. М. : Издательский центр «Академия», 2008. 64 с.
3. ГОСТ 50831−95. Установки котельные. Тепломеханическое оборудование.
4. Родионов А. И. Техника защиты окружающей среды: учебник для вузов. М. : Химия, 1989. 512 с.
5. Громцев С. А., Ануфьев В. Т. Методы вепольного повышения эффективности тепловых аппаратов для пищевой промышленности // Вестник Международной академии холода. 2010. № 4. С. 27–29.
6. Справочник химика. Общие сведения, строение вещества, свойства важнейших веществ, лабораторная техника / под ред. Б. П. Никольского. М. : Химия, 1966. 540 с.
7. Клубкович В. В. Ультразвук в процессах самораспространяющегося высокотемпературного синтеза: монография. Минск : БНТУ, 2013. 279 с.
8. Разумовский С. Д., Зайков Г. Е. Озон и его реакции с органическими веществами. М. : Наука, 1974. 322 с.
9. Основы практической теории горения: учебное пособие для вузов / под ред. В. В. Померанцева. 2-е изд. Л. : Энергоатомиздат, 1986. 312 с.
10. Эстеркин Р.И. Перевод промышленных котлов на газообразное топливо. Общие технические требования. М. , 1967. 207 с.
11. Силкин Е. Синтез озона в электрических разрядах и повышение его эффективности. Часть 1 // Компоненты и технологии. 2008. № 6. С. 136−143.
12. Инструкция по эксплуатации электрогенерирующей дровяной отопительной печи варочно-варочной «Индигирка», 2014, ЗАО «Термофор», г. Новосибирск.
13. Андреев С. А. Электротехнологические способы ресурсосбережения в газовых водогрейных котлах и технические средства для их осуществления: Монография. М. : ООО «Мегаполис», 2020. 136 с.
14. Пат. 138737 Российская Федерация, МПК F 24 H 1/00. Отопительно-варочная печь / С. А. Андреев, Ю. А. Судник, Е. А. Петрова, К. Е. Бессонов, А. Г. Богаченков; заявитель и патентообладатель К. Е. Бессонов. № 2013141054 ; заявл. 06.09.2013 ; опубл. 03.20.2014.
15. Кнорре Г. Ф., Палеев И. И. Теория топочных процессов. М. : Энергия, 1967.
16. Дамаскин Б. Б., Петрий О. А., Цирлина Г. А. Электрохимия. 2-е изд., испр. и перераб. М. : Химия, КолосС, 2006. 672 с.

References

1. Gazovyj otopitel'nyj apparat s vodyanym konturom AOGV-71 [Gas heating appliance with water circuit AOGV-71]. Pasport ekspluatacii. TU 4858-009-00872266-07. OAO «Borinskoe». Lipeck , 2008. 24 р.
2. Sokolov B. A. Ustrojstvo i ekspluataciya parovyh i vodogrejnyh kotlov maloj i srednej moshchnosti [Design and operation of steam and hot-water boilers of small and medium capacity]. M. : Izdatel'skij centr «Akademiya», 2008. 64 р.
3. GOST 50831−95. Ustanovki kotel'nye. Teplomekhanicheskoe oborudovanie [Boiler installations. Heat-mechanical equipment].
4. Rodionov A. I. Tekhnika zashchity okruzhayushchej sredy [Technique of environmental protection: textbook for universities]: uchebnik dlya vuzov. M. : Himiya, 1989. 512 р.
5. Gromcev S. A., Anuf'ev V. T. Metody vepol'nogo povysheniya effektivnosti teplovyh apparatov dlya pishchevoj promyshlennosti [Methods of vepolnye increase of efficiency of thermal devices for food industry] // Vestnik Mezhdunarodnoj akademii holoda. 2010. № 4. рр. 27–29.
6. Spravochnik himika. Obshchie svedeniya, stroenie veshchestva, svojstva vazhnejshih veshchestv, laboratornaya tekhnika [Chemist's Handbook. General information, substance structure, properties of the most important substances, laboratory technique] / pod red. B. P. Nikol'skogo. M. : Himiya, 1966. 540 р.
7. Klubkovich V. V. Ul'trazvuk v processah samorasprostranyayushchegosya vy-sokotemperaturnogo sinteza [Ultrasound in the processes of self-propagating high-temperature synthesis]: monografiya. Minsk : BNTU, 2013. 279 р.
8. Razumovskij S. D., Zajkov G. E. Ozon i ego reakcii s organicheskimi veshchestvami [Ozone and its reactions with organic substances]. M. : Nauka, 1974. 322 р.
9. Osnovy prakticheskoj teorii goreniya [Fundamentals of practical theory of combustion]: uchebnoe posobie dlya vuzov / pod red. V. V. Pomeranceva. 2-e izd. L. : Energoatomizdat, 1986. 312 р.
10. Esterkin R. I. Perevod promyshlennyh kotlov na gazoobraznoe toplivo. Obshchie tekhnicheskie trebovaniya [Transfer of the industrial boilers to the gaseous fuel. General technical requirements]. M. , 1967. 207 р.
11. Silkin E. Sintez ozona v elektricheskih razryadah i povyshenie ego effektivnosti. Chast' 1 [Ozone synthesis in electric discharges and increase of its efficiency. Part 1] // Komponenty i tekhnologii. 2008. № 6. рр. 136−143.
12. Instrukciya po ekspluatacii elektrogeneriruyushchej drovyanoj otopitel'noj pechi varochno-varochnoj «Indigirka» [Instruction for the operation of the electric-generating wood heating stove “Indigirka”], 2014, ZAO «Termofor», g. Novosibirsk.
13. Andreev S. A. Elektrotekhnologicheskie sposoby resursosberezheniya v gazovyh vodogrejnyh kotlah i tekhnicheskie sredstva dlya ih osushchestvleniya [Electro-technological ways of resource saving in gas hot-water boilers and technical means for their realization]: Monografiya. M. : OOO «Megapolis», 2020. 136 р.
14. Pat. 138737 Rossijskaya Federaciya, MPK F 24 H 1/00. Otopitel'no-varochnaya pech' [Heating and cooking stove] / S. A. Andreev, Yu. A. Sudnik, E. A. Petrova, K. E. Bessonov, A. G. Bogachenkov; zayavitel' i patentoobladatel' K. E. Bessonov. № 2013141054 ; zayavl. 06.09.2013 ; opubl. 03.20.2014.
15. Knorre G. F., Paleev I. I. Teoriya topochnyh processov [Theory of furnace processes]. M. : Energiya, 1967.
16. Damaskin B. B., Petrij O. A., Cirlina G. A. Elektrohimiya [Electrochemistry]. 2-e izd., ispr. i pererab. M. : Himiya, KolosS, 2006. 672 р.

Статья поступила в редакцию 02.10.2024, одобрена после рецензирования 24.11.2024, принята к публикации 25.11.2024.
The article was submitted 02.10.2024, approved after reviewing 24.11.2024, accepted for publication 25.11.2024.

Для цитирования:
Кабдин Н. Е. Использование озоно-воздушной смеси для интенсификации горения газа в маломощных водогрейных котлах // Международный технический журнал. 2024. № 6 (94). С. 26–33.

For сitation:
Kabdin N. E. Use of ozone-air mixture for intensification of gas combustion in low-power water heating boilers // International Technical Journal. 2024. № 6 (94). рр. 26–33.

УДК 621.311
DOI 10.34286/2949-4176-2024-94-6-34-44

Александр Михайлович Хоютанов, научный сотрудник, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1917-6976, Web of Science Researcher ID: http://www.researcherid.com/rid/J-4376-2018, SPIN-код: 1357-7939, AuthorID: 734865, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Институт физико-технических проблем Севера им. В. П. Ларионова СО РАН, Россия, Якутск
Павел Филиппович Васильев, заведующий отделом электроэнергетики, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4108-176X, Web of Science Researcher ID: http://www.researcherid.com/rid/С-2023-2018 SPIN-код: 6303-5636, AuthorID: 735094, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Институт физико-технических проблем Севера имени В. П. Ларионова СО РАН, Россия, Якутск
Геннадий Иванович Давыдов, научный сотрудник, ORCID:https://orcid.org/0000-0001-8543-0867, Web of Science Researcher ID: http://www.researcherid.com/rid/С-2681-2018, SPIN-код: 3191-4118, AuthorID: 733749, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Институт физико-технических проблем Севера им. В. П. Ларионова СО РАН, Россия, Якутск

Повышение эффективности работы энергетических систем на северных и арктических территориях Республики Саха (Якутия)

Аннотация. Статья посвящена исследованию повышения эффективности работы энергетических систем удаленных и изолированных территорий Республики Саха (Якутия). Одной из стратегических задач Российской Федерации в сфере энергетики является развитие распределенной генерации в удаленных и изолированных районах. Реализация указанного направления предполагает замещение действующей неэффективной дизельной (мазутной, угольной) генерации на основе внедрения современных энергетических технологий, включая ВИЭ, а также обеспечение локального энергоснабжения новых инвестиционных проектов вдали от централизованной энергетической инфраструктуры. В рамках реализации проектов модернизации дизельной генерации в Республике Саха (Якутия) к концу 2024 года планируется увеличение доли от 0,9 до 10 % выработки электрической энергии за счет возобновляемых источников энергии, в том числе с использованием накопителей. С учетом указанных данных в статье предложены способы увеличения выработки электрической энергии солнечными панелями, повышения эффективности работы энергетической системы за счет оптимизации системы теплоснабжения, а также приведены сведения по опытно-полевым испытаниям бесплотинного гидроагрегата, которые позволят усовершенствовать методы, средства и системы управления для эффективного функционирования и повышения надежности электроэнергетических систем на базе их интеллектуализации, обеспечат управляемость и повысят надежность систем передачи и распределения электрической энергии в условиях экстремально низких температур и многолетнемерзлых грунтов на основе возобновляемых источников энергии согласно концепции развития энергетической инфраструктуры арктических территорий РФ.
Ключевые слова: энергетическая система, север, арктика, солнечная панель, тепловой насос, микро-ГЭС, турбина, возобновляемые источники энергии, распределенная генерация.

Alexander M. Khoiutanov, Researcher, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1917-6976, Web of Science Researcher ID: http://www.researcherid.com/rid/J-4376-2018, SPIN: 1357-7939, AuthorID: 734865, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Institute of Physical and Technical Problems of the North SB RAS, Yakutsk, Russia
Pavel F. Vasilyev, Head of department of electrical energy, Web of Science Researcher ID: http://www.researcherid.com/rid/С-2023-2018 SPIN: 6303-5636, AuthorID: 735094, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Institute of Physical and Technical Problems of the North SB RAS, Yakutsk, Russia
Gennady I. Davydov, Researcher, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8543-0867, Web of Science Researcher ID: http://www.researcherid.com/rid/С-2681-2018, SPIN: 3191-4118, AuthorID: 733749, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Institute of Physical and Technical Problems of the North SB RAS, Yakutsk, Russia

Improving the efficiency of energy systems in the northern and Arctic territories of the Republic of Sakha (Yakutia)

Abstract. The article is devoted to the study of improving the efficiency of energy systems of remote and isolated territories of the Republic of Sakha (Yakutia).. One of the strategic objectives of the Russian Federation in the energy sector is the development of distributed generation in remote and isolated areas. The implementation of this direction involves replacing the current inefficient diesel (fuel oil, coal) generation based on the introduction of modern energy technologies, including renewable energy sources, as well as providing local energy supply to new investment projects away from centralized energy infrastructure. As part of the implementation of diesel generation modernization projects in the Republic of Sakha (Yakutia), by the end of 2024, it is planned to increase the share from 0.9 to 10 % of electric energy generation from renewable energy sources, including using storage devices. Taking into account these data, the article suggests ways to increase the generation of electrical energy by solar panels, increase the efficiency of the energy system by optimizing the heat supply system, and also provides information on pilot field tests of a damless hydraulic unit, which will improve methods, tools and control systems for effective functioning and increase the reliability of electric power systems based on their intellectualization, They will ensure the controllability and increase the reliability of electric energy transmission and distribution systems in conditions of extremely low temperatures and permafrost soils based on renewable energy sources according to the concept of energy infrastructure development of the Arctic territories of the Russian Federation.
Keywords: energy system, north, Arctic, solar panel, heat pump, micro-hydroelectric power plant, turbine, renewable energy sources, distributed generation.

Библиографический список

1. Официальный информационный Портал Республики Саха (Якутия): официальный сайт. Якутск [Электронный ресурс]. URL: https://www.sakha.gov.ru/news/front/view/id/3331132.
2. ТАСС: информационное агентство России: [Электронный ресурс]. URL: https://tass.ru/ekonomika/15662055.
3. Анализ надежности электроэнергетических систем, функционирующих на территории РС(Я) / А. М. Хоютанов, П. Ф. Васильев, Г. И. Давыдов, В. Г. Реев // EURASTRENCOLD−2023: Сборник трудов XI Евразийского симпозиума по проблемам прочности и ресурса в условиях климатически низких температур, посвященного 85-летию со дня рождения академика В. П. Ларионова, Якутск, 11–15 сентября 2023 года. Киров : Межрегиональный центр инновационных технологий в образовании, 2023. С. 633–637. EDN: FGSSPW.
4. Местников Н. П. Способы повышения энергоэффективности фото-солнечных электростанций в условиях Севера. Якутск: Северо-Восточный федеральный университет им. М. К. Аммосова, 2024. 150 с. ISBN: 978-5-7513-3777-3 EDN: IHJGXZ.
5. Исследование функционирования фотоэлектрических электростанций в условиях Севера / Н. П. Местников, А. М. Н. Альзаккар, В. Г. Реев, В. А. Герасимов // Актуальные вопросы теплофизики, энергетики и гидрогазодинамики в арктических и субарктических территориях (Тэгуа-2023): Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, посвященной 100-летию со дня рождения заслуженного деятеля науки РСФСР и ЯАССР, д.т.н., профессора Н. С. Иванова, Якутск, 06–09 декабря 2023 года. Якутск: Северо-Восточный федеральный университет им. М. К. Аммосова, 2023. С. 90–91. EDN: EFDXWS.
6. Местников Н. П., Альзаккар А. М. Исследование особенностей функционирования фотоэлектрической установки в условиях экстремально низких температур // Грозненский естественнонаучный бюллетень. 2023. Т. 8. № 1 (31). С. 97–103. DOI: 10.25744/genb.2023.43.92.011 EDN: KGANIP.
7. Местников Н. П. Разработка и исследование способов повышения энергоэффективности солнечных электростанций в условиях Севера: дис. ... канд. техн. наук : 2.4.5 / Местников Николай Петрович. Якутск. 2024. 226 с. EDN: WEPMEV.
8. Реев В. Г., Гунасекара У. Д. С. Анализ перспективы внедрения тепловой насосной установки в систему теплоснабжения в условиях Республики Саха (Якутия) // Грозненский естественнонаучный бюллетень. 2023. Т. 8. № 4 (34). С. 107–112. DOI: 10.25744/genb.2023.62.4.018 EDN: RORGHC.
9. Реев В. Г., Гунасекара У. Д. С. Анализ перспективы внедрения тепловой насосной установки в систему теплоснабжения в условиях Республики Саха (Якутия) // Грозненский естественнонаучный бюллетень. 2023. Т. 8. № 4 (34). С. 107–112. DOI: 10.25744/genb.2023.62.4.018 EDN: RORGHC.
10. Реев В. Г., Утум Д. С. Г. Расчет цикла теплового насоса при различных источниках низкопотенциального тепла в условиях Арктики Республики Саха (Якутия) // Вестник Северо-Восточного федерального университета им. М. К. Аммосова. 2023. Т. 20. № 2. С. 25–34. DOI: 10.25587/SVFU.2023.66.41.003 EDN: JBJYQB.
11. Малая энергетика регионов Севера и Арктики / П. Ф. Васильев, Г. И. Давыдов, А. М. Хоютанов // Проблемы и перспективы освоения Арктической зоны Северо-Востока России: Сборник статей II Международной научно-практической конференции: электронное издание, Анадырь : 05–06 апреля 2018 года. Анадырь: ООО «Буки Веди», 2018. С. 15–23.

References

1. Oficial'nyj informacionnyj Portal Respubliki Saha (Yakutiya) [Official Information Portal of the Republic of Sakha (Yakutia)]: oficial'nyj sajt. Yakutsk. URL: https://www.sakha.gov.ru/news/front/view/id/3331132.
2. TASS: informacionnoe agentstvo Rossii: [TASS: news agency of Russia]. URL: https://tass.ru/ekonomika/15662055.
3. Analiz nadezhnosti elektroenergeticheskih sistem, funkcioniruyushchih na territorii RS(YA) [Analysis of reliability of electric power systems functioning on the territory of RS(Ya) ] / A. M. Hoyutanov, P. F. Vasil'ev, G. I. Davydov, V. G. Reev // EURASTRENCOLD−2023: Sbornik trudov XI Evrazijskogo simpoziuma po problemam prochnosti i resursa v usloviyah klimaticheski nizkih temperatur, posvyashchennogo 85-letiyu so dnya rozhdeniya akademika V. P. Larionova, Yakutsk, 11–15 sentyabrya 2023 goda. Kirov : Mezhregional'nyj centr innovacionnyh tekhnologij v obrazovanii, 2023. рр. 633–637. EDN: FGSSPW.
4. Mestnikov N. P. Sposoby povysheniya energoeffektivnosti foto-solnechnyh elektrostancij v usloviyah Severa [Ways to increase energy efficiency of photo-solar power plants in the conditions of the North]. Yakutsk: Severo-Vostochnyj federal'nyj universitet im. M. K. Ammosova, 2024. 150 р. ISBN: 978-5-7513-3777-3 EDN: IHJGXZ.
5. Issledovanie funkcionirovaniya fotoelektricheskih elektrostancij v usloviyah Severa [Investigation of Photovoltaic Power Plants Functioning in the Conditions of the North] / N. P. Mestnikov, A. M. N. Al'zakkar, V. G. Reev, V. A. Gerasimov // Aktual'nye voprosy teplofiziki, energetiki i gidrogazodinamiki v arkticheskih i subarkticheskih territoriyah (Tegua-2023): Sbornik materialov Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii s mezhdunarodnym uchastiem, posvyashchennoj 100-letiyu so dnya rozhdeniya zasluzhennogo deyatelya nauki RSFSR i YAASSR, d.t.n., professora N. S. Ivanova, Yakutsk, 06–09 dekabrya 2023 goda. Yakutsk: Severo-Vostochnyj federal'nyj universitet im. M. K. Ammosova, 2023. рр. 90–91. EDN: EFDXWS.
6. Mestnikov N. P., Al'zakkar A. M. Issledovanie osobennostej funkcionirovaniya fotoelektricheskoj ustanovki v usloviyah ekstremal'no nizkih temperatur [Investigation of the peculiarities of the photovoltaic plant functioning under the conditions of extremely low temperatures] // Groznenskij estestvennonauchnyj byulleten'. 2023. T. 8. № 1 (31). рр. 97–103. DOI: 10.25744/genb.2023.43.92.011 EDN: KGANIP.
7. Mestnikov N. P. Razrabotka i issledovanie sposobov povysheniya energoeffektivnosti solnechnyh elektrostancij v usloviyah Severa [Development and research of the ways to increase the energy efficiency of the solar power plants in the conditions of the North]: dis. ... kand. tekhn. nauk : 2.4.5 / Mestnikov Nikolaj Petrovich. Yakutsk. 2024. 226 р. EDN: WEPMEV.
8. Reev V. G., Gunasekara U. D. S. Analiz perspektivy vnedreniya teplovoj nasosnoj ustanovki v sistemu teplosnabzheniya v usloviyah Respubliki Saha (Yakutiya) [Analysis of the prospects of introducing a heat pumping unit into the heat supply system in the conditions of the Republic of Sakha (Yakutia)] // Groznenskij estestvennonauchnyj byulleten'. 2023. T. 8. № 4 (34). рр. 107–112. DOI: 10.25744/genb.2023.62.4.018 EDN: RORGHC.
9. Reev V. G., Gunasekara U. D. S. Analiz perspektivy vnedreniya teplovoj nasosnoj ustanovki v sistemu teplosnabzheniya v usloviyah Respubliki Saha (Yakutiya) [Analysis of the prospects for the introduction of heat pumping unit in the heat supply system in the conditions of the Republic of Sakha (Yakutia)] // Groznenskij estestvennonauchnyj byulleten'. 2023. T. 8. № 4 (34). рр. 107–112. DOI: 10.25744/genb.2023.62.4.018 EDN: RORGHC.
10. Reev V. G., Utum D. S. G. Raschet cikla teplovogo nasosa pri razlichnyh istochnikah nizkopotencial'nogo tepla v usloviyah Arktiki Respubliki Saha (Yakutiya) [Calculation of the heat pump cycle at different sources of low-potential heat in the Arctic conditions of the Republic of Sakha (Yakutia)] // Vestnik Severo-Vostochnogo federal'nogo universiteta im. M. K. Ammosova. 2023. T. 20. № 2. рр. 25–34. DOI: 10.25587/SVFU.2023.66.41.003 EDN: JBJYQB.
11. Malaya energetika regionov Severa i Arktiki [Small-scale energy of the regions of the North and the Arctic] / P. F. Vasil'ev, G. I. Davydov, A. M. Hoyutanov // Problemy i perspektivy osvoeniya Arkticheskoj zony Severo-Vostoka Rossii: Sbornik statej II Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii: elektronnoe izdanie, Anadyr', 05–06 aprelya 2018 goda. Anadyr' : OOO «Buki Vedi», 2018. рр. 15–23.

Статья поступила в редакцию 29.09.2024, одобрена после рецензирования 17.11.2024, принята к публикации 20.11.2024.
The article was submitted 29.09.2024, approved after reviewing 17.11.2024, accepted for publication 20.11.2024.

Для цитирования:
Хоютанов А. М., Васильев П. Ф., Давыдов Г. И. Повышение эффективности работы энергетических систем на северных и арктических территориях Республики Саха (Якутия) // Международный технический журнал. 2024. № 6 (94). С. 34–44.

For сitation:
Khoiutanov A. M., Vasilyev P. F., Davydov G. I. Improving the efficiency of energy systems in the northern and Arctic territories of the Republic of Sakha (Yakutia) // International Technical Journal. 2024. № 6 (94). рр. 34–44.

УДК 621.3.027
DOI 10.34286/2949-4176-2024-94-6-45-52

Роза Петровна Ли-Фир-Су, научный сотрудник, SPIN-код: 1820-6070, AuthorID: 114026, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Институт физико-технических проблем Севера им. В. П. Ларионова СО РАН, Россия, Якутск
Александр Михайлович Хоютанов, научный сотрудник, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1917-6976, Web of Science Researcher ID: http://www.researcherid.com/rid/J-4376-2018, SPIN-код: 1357-7939, AuthorID: 734865, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Институт физико-технических проблем Севера им. В. П. Ларионова СО РАН, Россия, Якутск
Геннадий Иванович Давыдов, научный сотрудник, ORCID:https://orcid.org/0000-0001-8543-0867, Web of Science Researcher ID: http://www.researcherid.com/rid/С-2681-2018, SPIN-код: 3191-4118, AuthorID: 733749, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Институт физико-технических проблем Севера им. В. П. Ларионова СО РАН, Россия, Якутск

Эксплуатационная надежность стабилизатора параметров в условиях Севера и Арктики

Аннотация. Статья посвящена исследованию влияния климатических факторов на перегрузочную способность силовых тиристоров тиристорного стабилизатора параметров, работающего в составе системообразующей воздушной линии. Для устойчивой работы энергосистемы с тиристорным стабилизатором параметров необходимо, чтобы силовые тиристоры выдерживали перегрузки при экстремально низких температурах в условиях Севера и Арктики. В подобных исследованиях необходимо учитывать техническую жесткость климата, поскольку с этим связана надежность и долговечность работы всех элементов базы электросетевого хозяйства, включая сильноточную электронику, работающую в натурных условиях. Для оценки степени дестабилизации эксплуатационных характеристик силовых тиристоров тиристорного регулятора параметров при экстремальных услови¬ях Севера и Арктики проведен анализ воздействия внешних климатических факторов на работу силовых тиристоров, а также приведен расчет предельных температур методом наложения для исследования рабочих перегрузочных характеристик силовых тиристоров при воздействии экстремальных климатических условий Севера и Арктики с целью определения их эффективной загрузки. По результатам исследования показано, что тиристорный стабилизатор параметров способен при экстремально низких температурах (−60 °С) длительно выдерживать 50 % перегрузки без последствий в работе кремниевой структуры вентиля.
Ключевые слова: тиристорный стабилизатор параметров, силовые тиристоры, перегрузочная способность, жесткость климата, надежность, климатические факторы, нагрев p-n перехода, кремниевая структура.

Rosa P. Li-Fir-Su, Researcher, SPIN: 1820-6070, AuthorID: 114026, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Institute of Physical and Technical Problems of the North SB RAS, Yakutsk, Russia
Alexander M. Khoiutanov, Researcher, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1917-6976, Web of Science Researcher ID: http://www.researcherid.com/rid/J-4376-2018, SPIN: 1357-7939, AuthorID: 734865, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Institute of Physical and Technical Problems of the North SB RAS, Yakutsk, Russia
Gennady I. Davydov, Researcher, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8543-0867, Web of Science Researcher ID: http://www.researcherid.com/rid/С-2681-2018, SPIN: 3191-4118, AuthorID: 733749, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Institute of Physical and Technical Problems of the North SB RAS, Yakutsk, Russia

Operational reliability of the parameter stabilizer in the conditions of the North and the Arctic

Abstract. This article is devoted to the study of the influence of climatic factors on the overload capacity of power thyristors of a thyristor parameter stabilizer operating as part of a backbone overhead line. For the stable operation of a power system with a thyristor parameter stabilizer, it is necessary that power thyristors withstand overloads at extremely low temperatures in the conditions of the North and the Arctic. In such studies, it is necessary to take into account the technical rigidity of the climate, since this is associated with the reliability and durability of all elements of the power grid base, including high-current electronics operating in field conditions. To assess the degree of destabilization of the operational characteristics of power thyristors of the thyristor parameter regulator under extreme conditions of the North and the Arctic, an analysis of the impact of external climatic factors on the operation of power thyristors was carried out, and the calculation of maximum temperatures by the overlay method was given to study the operating overload characteristics of power thyristors under the influence of extreme climatic conditions of the North and the Arctic in order to determine their effective loading. According to the results of the study, it is shown that the thyristor parameter stabilizer is capable of withstanding 50 % overload for a long time at extremely low temperatures (−600 °C) without consequences in the operation of the silicon structure of the valve.
Keywords: thyristor parameter stabilizer, power thyristors, overload capacity, climate rigidity, reliability, climatic factors, heating of the p-n junction, silicon structure.

Библиографический список

1. Промежуточный отбор мощности из полуволновой электропередачи / А. В. Кобылин, Г. И. Самородов, С. М. Зильберман, В. П. Кобылин, Р. П. Ли-Фир-Су, Д. Е. Афанасьев, А. М. Хоютанов, Г. И. Давыдов // Электричество. 2015. № 6. С. 4−11. EDN: TWVQXX.
2. Оценка эффективности применения полуволновой линии электропередачи с тиристорным стабилизатором параметров / А. М. Хоютанов, В. П. Кобылин, П. Ф. Васильев, Г. И. Давыдов // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2020. Т. 19. № 3. С. 47–55. DOI: 10.14529/power200106 EDN: FMJBQM.
3. Кох И. И. Климат и надежность машин. М. , 1981. 175 с.
4. Григорьев Р. С., Ларионов В. П., Уржумцев Ю. С. Методы повышения работоспособности техники в северном исполнении. Новосибирск : Наука, 1987. 252 с.
5. Бардин В. М. Надежность силовых полупроводниковых приборов. М. : Энергия, 1978. 93 с.
6. Устройство отбора мощности из линии электропередачи / А. М. Хоютанов, В. П. Кобылин, П. Ф. Васильев, Г. И. Давыдов // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2019. Т. 19. № 3. С. 65−71. DOI: 10.14529/power190307 EDN: VFWRCF.
7. Гитцевич А. Б. Полупроводниковые приборы. Диоды выпрямительные, стабилитроны, тиристоры: справочник / Под ред. А. В. Голомедова / А. Б. Гитцевич, А. А. Зайцев, В. В. Мокряков [и др.]. М. : Радио и связь, 1988. 528 с.

References

1. Promezhutochnyj otbor moshchnosti iz poluvolnovoj elektroperedachi / A. V. Kobylin, G. I. Samorodov, S. M. Zil'berman, V. P. Kobylin, R. P. Li-Fir-Su, D. E. Afanas'ev, A. M. Hoyutanov, G. I. Davydov [Intermediate power take-off from the half-wave power transmission] // Elektrichestvo. 2015. № 6. pp. 4−11. EDN: TWVQXX.
2. Ocenka effektivnosti primeneniya poluvolnovoj linii elektroperedachi s tiristornym stabilizatorom parametrov / A. M. Hoyutanov, V. P. Kobylin, P. F. Vasil'ev, G. I. Davydov [Evaluation of the application efficiency of a half-wave transmission line with a thyristor parameter stabilizer] // Vestnik Yuzhno-Ural'skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Energetika. T. 19. № 3. 2020. рр. 47–55. DOI: 10.14529/power200106 EDN: FMJBQM.
3. Koh I. I. Klimat i nadezhnost' mashin [Climate and Reliability of Machines]. M. , 1981. 175 p.
4. Grigor'ev R. S., Larionov V. P., Urzhumcev Yu. S. Metody povysheniya rabotosposobnosti tekhniki v severnom ispolnenii [Methods of Increasing the Serviceability of Equipment in Northern Design]. Novosibirsk : Nauka, 1987. 252 р.
5. Bardin V. M. Nadezhnost' silovyh poluprovodnikovyh priborov [Reliability of power semiconductor devices]. M. : Energiya, 1978. 93 р.
6. Ustrojstvo otbora moshchnosti iz linii elektroperedachi [Power extraction device from the power transmission line] / A. M. Hoyutanov, V. P. Kobylin, P. F. Vasil'ev, G. I. Davydov // Vestnik Yuzhno-Ural'skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Energetika. 2019. T. 19. № 3. рр. 65−71. DOI: 10.14529/power190307 EDN: VFWRCF.
7. Gitcevich A. B. Poluprovodnikovye pribory. Diody vypryamitel'nye, stabilitrony, tiristory: spravochnik [Semiconductor Devices. Rectifying diodes, stabilitrons, thyristors] / Pod red. A. V. Golomedova / A. B. Gitcevich, A. A. Zajcev, V. V. Mokryakov [i dr.]. M. : Radio i svyaz', 1988. 528 р.

Статья поступила в редакцию 25.09.2024, одобрена после рецензирования 17.11.2024, принята к публикации 20.11.2024.
The article was submitted 25.09.2024, approved after reviewing 17.11.2024, accepted for publication 20.11.2024.

Для цитирования:
Ли-Фир-Су Р. П., Хоютанов А. М., Давыдов Г. И. Эксплуатационная надежность стабилизатора параметров в условиях Севера и Арктики // Международный технический журнал. 2024. № 6 (94). С. 45–52.

For сitation:
Li-Fir-Su R. P., Khoiutanov A. M., Davydov G. I. Operational reliability of the parameter stabilizer in the conditions of the North and the Arctic // International Technical Journal. 2024. № 6 (94). рр. 45–52.

УДК 656.13
DOI 10.34286/2949-4176-2024-94-6-53-60

Юрий Альбертович Захаров, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой эксплуатации автомобильного транспорта автомобильно-дорожного института, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, Россия, Пенза
Андрей Станиславович Ширшиков, кандидат технических наук, доцент кафедры эксплуатации автомобильного транспорта автомобильно-дорожного института, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, Россия, Пенза

Методика расчета режима светофорного регулирования на перекрестках

Аннотация. В статье предлагается методика расчета режима светофорного регулирования на перекрестках автомобильных дорог. Существующая методика содержит математические ошибки, которые корректируются введением в математическую модель поправочных коэффициентов. В предложенной методике эта ошибка исключена. Предлагаемая методика ориентирована на простейший перекресток с двумя фазами регулирования. Однако, методику можно трансформировать для оптимизации работы более сложных светофорных объектов с большим числом фаз. Предлагаемая методика основана на решении системы неравенств. Каждое неравенство системы и вспомогательные уравнения выражают соответствующее условие получения оптимального режима регулирования: отношение эффективных длительностей зеленых сигналов равно отношению соответствующих фазовых коэффициентов; длительность зеленого сигнала равна сумме эффективной длительности зеленого сигнала и временных потерь в начале разъезда очереди с вычетом дополнительного эффективного времени после зеленого сигнала для проезда за перекресток автомобилей, не успевших остановиться на желтый сигнал светофора; длина очереди не должна превышать максимально допустимое значение; очередь не должна увеличиваться от цикла к циклу; длительность цикла рекомендуется делать меньше 120 секунд; для увеличения пропускной способности длительность зеленого сигнала должна быть больше временного интервала между включением зеленого сигнала и достижением потока насыщения (10…14 с).
Ключевые слова: светофорное регулирование; транспортные потоки; пропускная способность перекрестка; транспортные задержки; оптимизация работы светофоров.

Yurij A. Zakharov, Ph. D. of Engineering Sciences, Associate Professor, Head of the Department of Operation of automotive transport, Automobile and Road Institute, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Penza State University of Architecture and Civil Engineering, Russia, Penza
Andrey S. Shirshikov, Ph. D. of Engineering Sciences, Associate Professor of the Department of Operation of automotive transport, Automobile and Road Institute, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Penza State University of Architecture and Civil Engineering, Russia, Penza

Methodology for calculating traffic light control at intersections

Abstract. The article proposes a methodology for calculating the traffic light regulation mode at road intersections. The existing methodology contains mathematical errors that are corrected by introducing correction factors into the mathematical model. In the proposed methodology, this error is excluded. The proposed methodology is focused on the simplest intersection with two regulation phases. However, the methodology can be transformed to optimize the operation of more complex traffic light objects with a greater number of phases. The proposed methodology is based on solving a system of inequalities. Each inequality of the system and auxiliary equations express the corresponding condition for obtaining the optimal regulation mode: the ratio of effective durations of green signals is equal to the ratio of the corresponding phase coefficients; the duration of the green signal is equal to the sum of the effective duration of the green signal and time losses at the beginning of the queue separation minus the additional effective time after the green signal for passing the intersection of cars that did not have time to stop at the yellow traffic light; the queue length should not exceed the maximum permissible value; the queue should not increase from cycle to cycle; it is recommended to make the cycle duration less than 120 seconds; to increase the throughput, the duration of the green signal should be greater than the time interval between turning on the green signal and reaching the saturation flow (10...14 s).
Keywords: traffic light control; traffic flows; intersection capacity; traffic delays; traffic light optimization.

Библиографический список

1. Методические рекомендации по разработке и реализации мероприятий по организации дорожного движения. Организация дорожного движения на регулируемых пересечениях [Электронный ресурс]. URL: https://mintrans.gov.ru/documents/3/9109.
2. Шевцова А. Г. Совершенствование организации дорожного движения на основе рационального управления светофорным объектом: автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.22.10 / Анастасия Геннадьевна Шевцова. Белгород : 2015. 20 с. EDN: ZPYCBR.
3. Власов А. А., Орлов Н. А., Чушкина К. А. Методика расчета режимов работы светофорных объектов в условиях насыщенного движения // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ». 2014. Вып. 2. С. 99. EDN: SJFMIR.
4. Власов А. А. Адаптивные системы управления дорожным движением в городах: Монография. Пенза : ПГУАС, 2012. 162 с. ISBN: 978-5-9282-0832-5 EDN: UVKBHZ.
5. Агуреев И. Е., Кретов А. Ю., Мацур И. Ю. Исследование алгоритмов светофорного регулирования перекрестка при различных параметрах транспортного потока // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2013. № 7-2. С. 54–61. EDN: RNKKOF.
6. Лихачев Д. В., Дорохин С. В. Исследование процесса ввода специализированной левоповоротной фазы регулирования // Мир транспорта и технологических машин. 2018. № 2 (61). С. 40–47. EDN: RWPJNN.
7. Дорохин С. В., Лихачев Д. В. Анализ подходов к вводу специализированной левоповоротной полосы при использовании светофорного регулирования // Мир транспорта и технологических машин. 2019. № 3 (66). С. 43–50. DOI: 10.33979/2073-7432-2019-66-3-43-50 EDN: BQMQLG.
8. Новиков А. Н., Еремин С. В., Шевцова А. Г. Основные принципы расчета программы светофорного регулирования на основе управляемых сетей и потока насыщения // Вестник СибАДИ. 2019. Том 16. № 6 (70). С. 680–691. DOI: 10.26518/2071-7296-2019-6-680-691 EDN: HKRSVK.
9. Новиков И. А., Шевцова А. Г. Влияние изменения задержек транспортных средств на количество режимов работы светофорного объекта // Мир транспорта и технологических машин. 2011. № 4 (35). С. 62–68. EDN: OODUJJ.
10. Боровской А. Е., Шевцова А. Г. Методика выбора рационального режима работы светофорного объекта на автомобильном транспорте // Транспорт: наука, техника, управление. 2012. № 6. С. 50–53. EDN: PEMGUH.

References

1. Metodicheskie rekomendacii po razrabotke i realizacii meropriyatij po organizacii dorozhnogo dvizheniya. Organizaciya dorozhnogo dvizheniya na reguliruemyh peresecheniyah [Methodological recommendations for the development and implementation of measures to organize road traffic. Organization of road traffic at regulated intersections]. URL: https://mintrans.gov.ru/documents/3/9109.
2. Shevcova A. G. Sovershenstvovanie organizacii dorozhnogo dvizheniya na osnove racional'nogo upravleniya svetofornym ob"ektom [Improvement of the traffic organization on the basis of the rational traffic light object management]: avtoref. dis. ... kand. tekhn. nauk : 05.22.10 / Anastasiya Gennad'evna Shevcova. Belgorod : 2015. 20 р. EDN: ZPYCBR.
3. Vlasov A. A., Orlov N. A., Chushkina K. A. Metodika rascheta rezhimov raboty svetofornyh ob"ektov v usloviyah nasyshchennogo dvizheniya [Methodology for calculating the modes of operation of traffic light objects in conditions of saturated traffic] // Internet-zhurnal «NAUKOVEDENIE». 2014. Vyp. 2. Р. 99. EDN: SJFMIR.
4. Vlasov A. A. Adaptivnye sistemy upravleniya dorozhnym dvizheniem v gorodah [Adaptive systems of traffic control in cities]: Monografiya. Penza : PGUAS, 2012. 162 р. ISBN: 978-5-9282-0832-5 EDN: UVKBHZ.
5. Agureev I. E., Kretov A. Yu., Macur I. Yu. Issledovanie algoritmov svetofornogo regulirovaniya perekrestka pri razlichnyh parametrah transportnogo potoka [Research of the algorithms of the traffic light regulation of an intersection at different parameters of the traffic flow] // Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Tekhnicheskie nauki. 2013. № 7-2. рр. 54–61. EDN: RNKKOF.
6. Lihachev D. V., Dorohin S. V. Issledovanie processa vvoda specializirovannoj levopovorotnoj fazy regulirovaniya [Research of the input process of the specialized left-turn control phase] // Mir transporta i tekhnologicheskih mashin. 2018. № 2 (61). рр. 40–47. EDN: RWPJNN.
7. Dorohin S. V., Lihachev D. V. Analiz podhodov k vvodu specializirovannoj levopovorotnoj polosy pri ispol'zovanii svetofornogo regulirovaniya [Analysis of approaches to the introduction of a specialized left-turn lane using traffic light regulation (in Russian)] // Mir transporta i tekhnologicheskih mashin. 2019. № 3 (66). рр. 43–50. DOI: 10.33979/2073-7432-2019-66-3-43-50 EDN: BQMQLG.
8. Novikov A. N., Eremin S. V., Shevcova A. G. Osnovnye principy rascheta programmy svetofornogo regulirovaniya na osnove upravlyaemyh setej i potoka nasyshcheniya [Basic principles of traffic light regulation program calculation based on controlled networks and saturation flow] // Vestnik SibADI. 2019. Tom 16. № 6 (70). рр. 680–691. DOI: 10.26518/2071-7296-2019-6-680-691 EDN: HKRSVK.
9. Novikov I. A., Shevcova A. G. Vliyanie izmeneniya zaderzhek transportnyh sredstv na kolichestvo rezhimov raboty svetofornogo ob"ekta [Influence of the change of vehicle delays on the number of traffic light object operation modes] // Mir transporta i tekhnologicheskih mashin. 2011. № 4 (35). рр. 62–68. EDN: OODUJJ.
10. Borovskoj A. E., Shevcova A. G. Metodika vybora racional'nogo rezhima raboty svetofornogo ob"ekta na avtomobil'nom transporte [Methodology for selecting a rational mode of operation of the traffic light object on the road transport] // Transport: nauka, tekhnika, upravlenie. 2012. № 6. рр. 50–53. EDN: PEMGUH.

Для цитирования:
Захаров Ю. А., Ширшиков А. С. Методика расчета режима светофорного регулирования на перекрестках // Международный технический журнал. 2024. № 6 (94). С. 53–60.

For сitation:
Zakharov Yu. A., Shirshikov A. S. Methodology for calculating traffic light control at intersections // International Technical Journal. 2024. № 6 (94). рр. 53–60.

УДК 629.3083+658.589+62-83
DOI 10.34286/2949-4176-2024-94-6-61-79

Григорий Евгеньевич Митягин, кандидат технических наук, доцент, https://orcid.org/0000-0003-2667-9309, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К. А. Тимирязева, Россия, Москва
Мурат Кылышбаевич Бисенов, старший преподаватель, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Кызылординский открытый университет, Республика Казахстан, г. Кызылорда

Теоретические основы модернизации транспортно-технологических машин установкой электропривода

Аннотация. Статья посвящена актуальной теме модернизации транспортно-технологических машин (ТТМ) с установкой электроприводов, что является важным шагом в направлении повышения эффективности и устойчивости сельскохозяйственного и транспортного машиностроения. В условиях старения машинного парка и необходимости снижения эксплуатационных затрат, модернизация существующих машин становится не только экономически оправданной, но и необходимой для обеспечения конкурентоспособности. Авторами рассмотрены тренды электрификации ТТМ, подчеркнута их значимость для снижения негативного воздействия на окружающую среду и повышения производительности. Применены теоретические и практические методы анализа, включая сравнительный анализ существующих моделей ТТМ и их модернизированных версий. Авторами исследованы различные подходы к модернизации, включая установку электроприводов, и рассмотрено влияние этих изменений на эксплуатационные характеристики машин. Также проводится анализ факторов, препятствующих массовому внедрению модернизации, таких как экономические, законодательные и технологические барьеры. Важным аспектом является оптимизация параметров и режимов работы модернизируемых машин, что требует индивидуального подхода к каждому проекту. Результаты исследования показывают, что модернизация ТТМ с установкой электроприводов может значительно снизить эксплуатационные затраты и улучшить производительность. Однако, несмотря на очевидные преимущества, процесс модернизации сталкивается с рядом препятствий, включая скептицизм собственников, высокие затраты и конкуренцию с новыми моделями техники. Авторы подчеркивают необходимость комплексного подхода к модернизации, который включает взаимодействие между производителями, исследовательскими учреждениями и конечными пользователями. Модернизация ТТМ с использованием электроприводов может стать эффективным решением для повышения производительности и ресурсосбережения, однако требует комплексного подхода и учета местных условий. Статья представляет интерес для специалистов в области сельского хозяйства, машиностроения и экологии, а также для исследователей, занимающихся вопросами устойчивого развития и инновационных технологий.
Ключевые слова: транспортно-технологические машины, модернизация, электропривод, электрификация, тяговая аккумуляторная батарея, производительность, эксплуатационные затраты.

Grigory E. Mityagin, Ph. D. of Engineering Sciences, Associate Professor, https://orcid.org/0000-0003-2667-9309, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Russian Timiryazev State Agrarian University, Russia, Moscow
Murat K. Bisenov, Senior Lecturer, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Open University of Kyzylorda, Republic of Kazakhstan, Kyzylorda

Theoretical bases of modernization of transport-technological machines by electric drive installation

Abstract. The article is devoted to the actual topic of modernization of transport and technological machines (TTM) with the installation of electric drives, which is an important step in the direction of improving the efficiency and sustainability of agricultural and transport machine building. In the conditions of aging machine park and the need to reduce operating costs, modernization of existing machines becomes not only economically justified, but also necessary to ensure competitiveness. The authors have considered the trends in the electrification of TTM, emphasized their importance for reducing the negative impact on the environment and increasing productivity. Theoretical and practical methods of analysis are applied, including comparative analysis of existing models of TTMs and their modernized versions. The authors investigate various approaches to modernization, including the installation of electric drives, and consider the impact of these changes on the operational characteristics of the machines. They also analyze the factors preventing the mass introduction of modernization, such as economic, legislative and technological barriers. An important aspect is the optimization of parameters and operating modes of the modernized machines, which requires an individual approach to each project. The results of the study show that modernization of TTMs with the installation of electric drives can significantly reduce operating costs and improve productivity. However, despite the obvious benefits, the retrofit process faces a number of obstacles, including owner skepticism, high costs, and competition with new machine models. The authors emphasize the need for an integrated approach to modernization that includes interaction between manufacturers, research institutions, and end users. Modernization of TTM using electric drives can be an effective solution for increasing productivity and resource saving, but requires an integrated approach and consideration of local conditions. The article is of interest for specialists in agriculture, mechanical engineering and ecology, as well as for researchers dealing with sustainable development and innovative technologies.
Keywords: transport and technological machines, modernization, electric drive, electrification, traction battery, productivity, operating costs.

Библиографический список

1. Измайлов А. Ю., Дорохов А. С., Старостин И. А., Ещин А. В. Декарбонизация мобильных энергетических средств, используемых в сельскохозяйственном производстве // Агроинженерия. 2024. Т. 26. № 1. С. 4−10. 10.2687-1149-2024-1-4-10. DOI: 10.26897/2687-1149-2024-1-4-10 EDN: FWIYAM
2. Митягин Г. Е., Андреев О. П., Рупасингхе А. А. В. Проблемы и перспективы производства и эксплуатации электротранспортных средств в России // Международный технико-экономический журнал. 2022. № 2. С. 33–44. DOI: 10.34286/1995-4646-2022-83-2-33-44 EDN: PPXRSV
3. Mocera F., Somà A., Martelli S., Martini V. Trends and Future Perspective of Electrification in Agricultural Tractor-Implement Applications. Energies 2023, 16, 6601 URL: https://www.mdpi.com/1996-1073/16/18/6601. DOI: 10.3390/en16186601 EDN: VOPLZC.
4. Ag Prepares for Electric-Powered Future − Farm Equipment. URL: https://www.farm-equipment.com/articles/20408-ag-prepares-for-electric-powered-future.
5. The Electrification of Agricultural Equipment: Tractor & Implements − KEB. URL: https://www.kebamerica.com/blog/electrified-farming-implements-for-agriculture-industry/.
6. Бурак П. И., Голубев И. Г., Федоренко В. Ф., Мишуров Н. П., Гольтяпин В. Я. Состояние и перспективы обновления парка сельскохозяйственной техники: научно-аналитический обзор. М. : ФГБНУ «Росинформагротех», 2019. 152 с.
7. Минсельхоз заявил об отсутствии дефицита сельхозтехники для сезонных полевых работ. Сейчас у аграриев есть более 560 тысяч тракторов и комбайнов [Электронный ресурс]. URL: https://www.agroinvestor.ru/markets/ news/41393-minselkhoz-zayavil-ob-otsutstvii-defitsita-selkhoztekhniki-dlya-sezonnykh-polevykh-rabot/.
8. Bloomberg: производство двигателей и батарей для EV сложнее, чем выпуск ДВС [Электронный ресурс]. URL: https://abw.by/news/rb/2023/11/10/bloomberg-proizvodstvo-dvigatelei-i-batarei-dlya-ev-slozhnee-chem-vypusk-dvs.
9. Электрическая трансмиссия для колесного трактора [Электронный ресурс]. URL: https://rubruks.com/a/rubruks2/images/blog/PDF/ehlektricheskaya-transmissiya-dlya-kolyosnogo-traktora.pdf.
10. Электрическая трансмиссия для гусеничного бульдозера [Электронный ресурс]. URL: https://rubruks.com/a/rubruks2/images/blog/PDF/elektricheskaya-transmissiya-dlya-gusenichnogo-buldozera.pdf.
11. Зангиев А. А. Оптимизация эксплуатационных параметров и режимов работы машинно-тракторных агрегатов. М. : МГАУ, 1996. 80 с.
12. Зангиев А. А. Комплектование ресурсосберегающих машинно-тракторных агрегатов. М.: МГАУ, 1991. 87 с.
13. Зангиев А. А., Дидманидзе О. Н., Митягин Г. Е. Повышение эффективности работы сервисных служб машинно-технологических станций: монография. М.: Агроконсалт, 2001. 109 с. ISBN: 5-94325-012-3 EDN: RSSLTV.
14. Митягин Г. Е. Повышение эффективности работы сервисных служб машинно-технологических станций: дис.... канд. техн. наук: 05.20.03 / Митягин Григорий Евгеньевич. М. , 2002. 139 с. EDN: NMAHWZ.
15. Зангиев А. А., Лышко Г. П., Скороходов А. Н. Производственная эксплуатация машинно-тракторного парка. М.: Колос, 1996. 320 с.
16. Дзоценидзе Т. Д. Обоснование параметров малогабаритных транспортных средств сельскохозяйственного назначения с широкими функциональными возможностями: автореф. дис.... доктора технических наук: 05.20.01 / Дзоценидзе Тенгизи Джемалиевич. М., 2009. 33 с. EDN: NKZGIR.
17. Умняшкин В. А. Выбор мощности тягового электродвигателя, двигателя внутреннего сгорания и параметров накопителей гибридных автомобилей / В. А. Умняшкин [и др.]. Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2006. 137 с.
18. Ившин К. С. Выбор параметров и дизайнерское проектирование легковых автомобилей особо малого класса (квадрициклов) с комбинированной энергосиловой установкой: автореф. дис.... канд. техн. наук: 05.05.03 / Ившин Константин Сергеевич. Ижевск, 2006. 18 с. EDN: NKFZUB.
19. Полозов А. В. Выбор рациональных компоновочных схем малогабаритных транспортных средств на этапе дизайн-проектирования: автореф. дис. ... канд. техн. наук / Полозов Антон Владимирович. Ижевск, 2013. 27 с. EDN: ZPCMJV.
20. Зангиев А. А., Дидманидзе О. Н., Кандеев И. В. Выбор высокоэффективных тяговых машинно-тракторных агрегатов с учетом зональных условий (на примере Нечерноземной зоны РСФСР). М. : Россельхозиздат, 1985. 24 с.
21. Электромотор переменного тока RUBRUKS [Электронный ресурс]. URL: https://rubruks.com/produkciya/elektrodvigateli/.
22. Электродвигатель EV Tech [Электронный ресурс]. URL: http://ev-tech.me/wp-content/uploads/2020/05/booklet.pdf.
23. Учебно-тренировочный комплекс «Электромобиль»: учебное пособие / О. Н. Дидманидзе, Г. Е. Митягин, Н. Н. Пуляев, Р. Н. Дидманидзе, Р. С. Федоткин, М. К. Бисенов. М.: ООО «УМЦ «Триада», 2023. 50 с. EDN: DGGFWW.
24. Электроплатформа «Урал» на выставке «Comtrans-2023» [Электронный ресурс]. URL: https://rubruks.com/a/rubruks2/images/blog/PDF/ehlektroplatforma-ural-na-vystavke-comtrans-2023.pdf.

References

1. Izmajlov A. Yu., Dorohov A. S., Starostin I. A., Eshchin A. V. Dekarbonizaciya mobil'nyh energeticheskih sredstv, ispol'zuemyh v sel'skohozyajstvennom proizvodstve [Decarbonization of mobile energy vehicles used in agricultural production] // Agroinzheneriya. 2024. T. 26. № 1. рр. 4−10. 10.2687-1149-2024-1-4-10. DOI: 10.26897/2687-1149-2024-1-4-10 EDN: FWIYAM
2. Mityagin G. E., Andreev O. P., Rupasinghe A. A. V. Problemy i perspektivy proizvodstva i ekspluatacii elektrotransportnyh sredstv v Rossii [Problems and prospects of production and operation of electric vehicles in Russia] // Mezhdunarodnyj tekhniko-ekonomicheskij zhurnal. 2022. № 2. рр. 33–44. DOI: 10.34286/1995-4646-2022-83-2-33-44 EDN: PPXRSV
3. Mocera F., Somà A., Martelli S., Martini V. Trends and Future Perspective of Electrification in Agricultural Tractor-Implement Applications. Energies 2023, 16, 6601 URL: https://www.mdpi.com/1996-1073/16/18/6601. DOI: 10.3390/en16186601 EDN: VOPLZC.
4. Ag Prepares for Electric-Powered Future − Farm Equipment. URL: https://www.farm-equipment.com/articles/20408-ag-prepares-for-electric-powered-future.
5. The Electrification of Agricultural Equipment: Tractor & Implements − KEB. URL: https://www.kebamerica.com/blog/electrified-farming-implements-for-agriculture-industry/.
6. Burak P. I., Golubev I. G., Fedorenko V. F., Mishurov N. P., Gol'tyapin V. Ya. Sostoyanie i perspektivy obnovleniya parka sel'skohozyajstvennoj tekhniki [State and Prospects of Agricultural Machinery Park Renewal: Scientific and Analytical Review]: nauchno-analiticheskij obzor. M. : FGBNU «Rosinformagrotekh», 2019. 152 р.
7. Minsel'hoz zayavil ob otsutstvii deficita sel'hoztekhniki dlya sezonnyh polevyh rabot. Sejchas u agrariev est' bolee 560 tysyach traktorov i kombajnov [The Ministry of Agriculture stated that there is no shortage of agricultural machinery for seasonal field work.Now the agrarians have more than 560 thousand tractors and combines]. URL: https://www.agroinvestor.ru/markets/ news/41393-minselkhoz-zayavil-ob-otsutstvii-defitsita-selkhoztekhniki-dlya-sezonnykh-polevykh-rabot/.
8. Bloomberg: proizvodstvo dvigatelej i batarej dlya EV slozhnee, chem vypusk DVS [Bloomberg: production of motors and batteries for EVs is more complicated than production of internal combustion engines]. URL: https://abw.by/news/rb/2023/11/10/bloomberg-proizvodstvo-dvigatelei-i-batarei-dlya-ev-slozhnee-chem-vypusk-dvs.
9. Elektricheskaya transmissiya dlya kolesnogo traktora [Electric transmission for wheeled tractor]. URL: https://rubruks.com/a/rubruks2/images/blog/PDF/ehlektricheskaya-transmissiya-dlya-kolyosnogo-traktora.pdf.
10. Elektricheskaya transmissiya dlya gusenichnogo bul'dozera [Electric transmission for crawler bulldozer]. URL: https://rubruks.com/a/rubruks2/images/blog/PDF/elektricheskaya-transmissiya-dlya-gusenichnogo-buldozera.pdf.
11. Zangiev A. A. Optimizaciya ekspluatacionnyh parametrov i rezhimov raboty mashinno-traktornyh agregatov [Optimization of operating parameters and modes of machine-tractor units]. M. : MGAU, 1996. 80 р.
12. Zangiev A. A. Komplektovanie resursosberegayushchih mashinno-traktornyh agregatov [Completion of resource-saving machine-tractor units]. M.: MGAU, 1991. 87 р.
13. Zangiev A. A., Didmanidze O. N., Mityagin G. E. Povyshenie effektivnosti raboty servisnyh sluzhb mashinno-tekhnologicheskih stancij [Improving the efficiency of service services of machine-technological stations]: monografiya. M. : Agrokonsalt, 2001. 109 р. ISBN: 5-94325-012-3 EDN: RSSLTV.
14. Mityagin G. E. Povyshenie effektivnosti raboty servisnyh sluzhb mashinno-tekhnologicheskih stancij [Increase of efficiency of work of service services of machine-technological stations]: dis.... kand. tekhn. nauk: 05.20.03 / Mityagin Grigorij Evgen'evich. M. , 2002. 139 р. EDN: NMAHWZ.
15. Zangiev A. A., Lyshko G. P., Skorohodov A. N. Proizvodstvennaya ekspluataciya mashinno-traktornogo parka [Production exploitation of machine and tractor fleet]. M. : Kolos, 1996. 320 р.
16. Dzocenidze T. D. Obosnovanie parametrov malogabaritnyh transportnyh sredstv sel'skohozyajstvennogo naznacheniya s shirokimi funkcional'nymi vozmozhnostyami [Justification of parameters of small-sized agricultural vehicles with wide functional capabilities]: avtoref. dis.... doktora tekhnicheskih nauk: 05.20.01 / Dzocenidze Tengizi Dzhemalievich. M., 2009. 33 р. EDN: NKZGIR.
17. Umnyashkin V. A. Vybor moshchnosti tyagovogo elektrodvigatelya, dvigatelya vnutrennego sgoraniya i parametrov nakopitelej gibridnyh avtomobilej [Power selection of a traction electric motor, an internal combustion engine and parameters of hybrid car drives] / V. A. Umnyashkin [i dr.]. Izhevsk: NIC «Regulyarnaya i haoticheskaya dinamika», 2006. 137 р.
18. Ivshin K. S. Vybor parametrov i dizajnerskoe proektirovanie legkovyh avtomobilej osobo malogo klassa (kvadriciklov) s kombinirovannoj energosilovoj ustanovkoj [Parameters selection and design engineering of passenger cars of especially small class (quadricycles) with combined power plant]: avtoref. dis.... kand. tekhn. nauk: 05.05.03 / Ivshin Konstantin Sergeevich. Izhevsk, 2006. 18 р. EDN: NKFZUB.
19. Polozov A. V. Vybor racional'nyh komponovochnyh skhem malogabaritnyh transportnyh sredstv na etape dizajn-proektirovaniya [Choice of rational layout schemes of small-sized vehicles at the stage of design-projecting]: avtoref. dis. ... kand. tekhn. nauk / Polozov Anton Vladimirovich. Izhevsk, 2013. 27 р. EDN: ZPCMJV.
20. Zangiev A. A., Didmanidze O. N., Kandeev I. V. Vybor vysokoeffektivnyh tyagovyh mashinno-traktornyh agregatov s uchetom zonal'nyh uslovij (na primere Nechernozemnoj zony RSFSR) [Selection of highly efficient traction machine-tractor units taking into account zonal conditions (on the example of the Non-Black Earth Zone of the RSFSR)]. M. : Rossel'hozizdat, 1985. 24 р.
21. Elektromotor peremennogo toka RUBRUKS [RUBRUKS AC electric motor]. URL: https://rubruks.com/produkciya/elektrodvigateli/.
22. Elektrodvigatel' EV Tech [Electric motor EV Tech]. URL: http://ev-tech.me/wp-content/uploads/2020/05/booklet.pdf.
23. Uchebno-trenirovochnyj kompleks «Elektromobil'» [Training complex “Electromobile”]: uchebnoe posobie / O. N. Didmanidze, G. E. Mityagin, N. N. Pulyaev, R. N. Didmanidze, R. S. Fedotkin, M. K. Bisenov. M.: OOO «UMC «Triada», 2023. 50 р. EDN: DGGFWW.
24. Elektroplatforma «Ural» na vystavke «Comtrans-2023» [Electroplatform “Ural” at the exhibition “Comtrans-2023”]. URL: https://rubruks.com/a/rubruks2/images/blog/PDF/ehlektroplatforma-ural-na-vystavke-comtrans-2023.pdf.

Статья поступила в редакцию 31.09.2024, одобрена после рецензирования 17.11.2024, принята к публикации 20.11.2024.
The article was submitted 31.09.2024, approved after reviewing 17.11.2024, accepted for publication 20.11.2024.

Для цитирования:
Митягин Г. Е., Бисенов М. К. Теоретические основы модернизации транспортно-технологических машин установкой электропривода // Международный технический журнал. 2024. № 6 (94). С. 61–79.

For сitation:
Mityagin G. E., Bisenov M. K. Theoretical bases of modernization of transport-technological machines by electric drive installation // International Technical Journal. 2024. № 6 (94). рр. 61–79.